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滑坡治理的动态综合方法
摘要
边坡变形破坏是由于逐步增加的外部载荷和边坡岩土材料被破坏，从而形成一个逐渐的以致发生滑坡的动态发展过程。现场地质性质和其他活动因素，如水动力荷载和人类活动，都是复杂的，通常是未知的，因此，这种滑坡的动态发展和发生只能通过对滑坡知识的逐步积累被理解。针对这种渐进过程，本文提出了一种滑坡治理的动态综合控制方法。该控制方法充分利用了最新的滑坡监测数据和现场调查资料，强调在合理的时间不同的群组内实施可能的滑坡防治措施。这些措施是为了防止滑坡灾害的发生。以攀罗露天矿滑坡工程为例，说明了该工程的动态特性综合控制方法。
关键词：滑坡灾害；渐进破坏；动力控制；工程处理
- 介绍
中国伟大的西部大开发项目，特别是西南三峡大坝的建设和其他大型工程项目，都给那个地区的自然环境带来了很大的影响。 这些影响导致了包括滑坡在内的大量自然灾害，我国西南地区是一个多山多雨的地区，每年都会出现严重的滑坡问题。山体滑坡往往造成大量财产损失，有时还造成人命损失。根据中国政府的统计数据，位于南方的重庆市，在1998年，中国西部发生了29896处岩石和山体滑坡，其泥浆总体积达50times;106m3。为了防止三峡库区潜在的灾难性滑坡，我国在一阶段就投入了40亿元人民币（约合5亿美元）。这些山体滑坡也引起了许多中国和国际科学家们的注意。他们分析了滑坡发生的关键因素，并提出了许多稳定性评估方法。
对滑坡稳定性评价的目的是找到一个合适的控制方法，防止或减轻滑坡。治理滑坡的方法是以加固土质材料(增加抗力)或减少滑坡潜在滑动质量为基础(减小驱动力)内的质量权重，或两者兼而有之。对于滑动质量，控制方法要求停止或扭转那些加剧其不稳定性的因素。目前的滑坡治理措施包括：地表排水和地下治理，滑动地区的水，挖掘和重新分配滑动质量，并安装保留设施。对于滑动块体，某些单一措施，特别是作为支护设施的加固桩措施进行了详细的研究。然而，潜在的或渐进的滑坡随着外部和内部荷载因素的演变而演变的。对于这类滑坡，必须立即采取一项或多项措施防止进一步滑坡的发展。这些措施不仅包括传统的“硬”补救措施，如保留设施，还包括一些“软”措施，如外部负荷管理和内部因素。到目前为止，除了传统的滑坡治理方法外，没有创新的方法可用于滑坡治理。传统的方法适用于那些已经处于临界状态并具有充分信息的滑坡。对于潜在的滑坡和渐进的滑坡，常规方法由于其技术缺陷和高成本而不适合。文中还列举了几种常用的滑坡治理方法的失效实例。事实上，滑坡在其状态演变、风险评估和减灾方面是一个复杂的机械问题。相比之下，福建省某大型滑坡采用不同的滑坡治理方法，成功地治理了近10年之久。在本报告中，我们分析了 总结了滑坡发育演化的特点，总结出一种新的滑坡治理方法——动态综合防治法。本文首先论述了动态综合控制方法与常规控制方法相比的地质背景、内容和优势。我们进一步分析了效率和 通过实例分析，验证了该方法的成本效益。
- 动态综合控制方法
2.1滑坡的发生与发展特征
滑坡的发生和发展通常是一个渐进和动态的过程。在许多报告中都提到了这一特性并建立了均匀土质边坡渐进破坏可靠度计算的简单模型。谭等人利用FLAC商业软件，通过物理模型和数值模拟研究了岩石边坡的渐进破坏机理。基于滑坡变形的发展阶段，郑等人提出了滑坡分类。滑坡的发展通常经历四个阶段：变形小， 变形大，滑动小，滑动强烈。郑等人用折减强度法数值模拟了边坡滑动过程的发展过程。从数值模拟中可以清楚地观察到这种逐渐断裂现象。另一个例子是位于日本Choja村的Choja滑坡。它一直在移动 从1982年到1996年，平均流离失所率为2740毫米/年。其他例子包括中国三峡地区的许多老滑坡。这些滑坡由于地理环境和人类活动逐渐形成。图1是滑动体上的一种典型的时间-位移曲线。这条曲线显示了滑坡发展的三个阶段：初始阶段。 阶段、线性阶段和加速阶段。滑坡总是发生在加速阶段。因此，滑坡的发展是渐进的、动态的。
为何滑坡的发展和发生是渐进和动态的？这可以从两个方面来分析。首先，外部和内部因素的动态演化会影响其稳定性。 斜坡，露天矿边坡在这类中是典型的。边坡高度、宽度等几何形状随开采过程的动态变化，导致了在土壤或岩体中应力分布的动态演化。 别的降雨、地下水等动力因素随季节的变化而波动，影响边坡的稳定性。例如，土体或岩体的抗剪强度随土壤含水量的增加而线性下降。因此，土壤水分的积累使得滑坡的发展和发生具有渐进性和动态性。第二，随着滑坡的发展，滑坡的范围、规模、深度和滑动面土体的抗剪强度都在动态变化。即使对于接近临界状态的滑坡， 结构、材料性能、外部载荷和环境仍处于动态过程中。例如，当滑动面从上到下贯穿，而滑坡完全发展。 在某些情况下，滑坡灾害不会立即发生。随着这些影响因素的演变，该滑坡的失稳状态仍在发生变化。工程实践表明，滑坡的关键因素既复杂又动态。它们随着滑坡的发展而变化。因此，一个滑坡运动始终处于一个动态，如图2所示
2.2滑坡治理方法在实践中的应用
滑坡防治方法应适应上述渐进过程。然而，传统的滑坡防治方法在实践中已不能适应这一过程。它们有一些不可消除的缺点，如一次性投资过高，排除了一些控制措施的效果，如排水措施和其他“软”措施等。 他们的评价标准都过时了。但现行的边坡稳定性评价标准安全系数(FOS)存在一些不足。作为一种定量指标，通过简单地总结沿潜在滑动面作用的所有驱动力和阻力，求出它们的比，从而在实际应用中得到了FOS。稳定度 一个斜率是根据这个FOS来判断的。当fos大于1.0时，边坡被认为是相对稳定的；当fos小于1.0时，边坡相对不稳定。例如，中国现行的露天矿作业规范要求自由作业条件为1.25或更大，否则，需要采取控制措施。这个评价标准是以l的经典概念为基础的。 IMIT平衡分析。然而，FOS并不能完全包括某些防治措施的效果，但这些措施对滑坡的治理可能有很大的影响。一个很好的例子地下水排水措施的效果。这些措施对控制山体滑坡是重要和有效的，但并不能完全纳入联邦政府体系。作为一个典型的例子，图3展示了1982重庆云阳县吉帕子滑坡的防治情况。滑坡体积为1.5times;107m3。因为这片土地 就像发生在人烟稀少的山区，考虑到成本因素，只有地面和地下排水系统的设计和完成控制测量1984。 如果采用常规方法控制滑坡，则应要求桩等支护设施为稳定提供额外的阻力。这是因为排水系统没有根据现行的FOS评价标准来改善这个斜坡的FOS值。然而，排水系统已使斜坡稳定超过20年。 到目前为止，作为一种动态控制措施，是相当成功的。这些渐进性和动态性因素很难通过FOS方法纳入常规滑坡防治方法中。这就是说，并非所有的控制措施都可以量化。事实上，对某些控制措施的定量评价在实践中往往是未知的。如何准确地评价各种措施的效果，是传统控制方法中的一个难点。
此外，我们对滑坡发展的认识和认识应该是动态的。首先，滑坡的工程地质信息，包括滑动面的位置、滑动面上的土体强度等，都是不确定的。随着滑坡的进一步发展，滑坡信息数据逐渐积累，人们对滑坡的认识也在不断提高。基于这些动态的认识和知识，任何控制措施都应该是动态的。滑坡治理的动态综合控制方法可以动态地实施任何控制措施和评价。 它的影响来自现场监测和调查。
2.3动态综合控制方法
根据滑坡的发展和发生特点，结合我国的实践经验，提出了滑坡治理的动态综合防治方法。该方法由以下几个概念组成：根据滑坡监测资料和滑坡发展现场调查，所有治理滑坡的措施都是在不同的阶段和不同的功能群中合理地组织起来的。这些措施是为了释放或减少滑动荷载或加强抗滑因素，从而及时防止进一步发生滑坡灾害的风险。该方法强调各防治措施的组织完全取决于滑坡的发展阶段。因此，该控制方法是动态的，是有效地防止滑坡的发生与发展。
2.4动态综合控制方法的优点
传统方法假设处于临界状态的滑坡(FOS等于或小于1.0)有一个从上到下贯穿的滑动面。在滑动面和土体/岩石强度方面都没有进一步发展的空间。这是一种理想和静态的情况。此外，极限平衡稳定性分析通常采用分析方法，任何滑坡治理方法都是根据分析结果设计的。因此，滑坡治理的设计往往是复杂而昂贵的。在实践中，滑动面的抗剪强度是随着变形而逐渐提高的，滑动荷载是一种压力。由于这种渐进性，有些方法不能立即有效。上述论点显示，传统的药物消耗臭氧物质，无论是技术上的优点，还是成本效益上，都不适合那些渐进的山体滑坡。与传统方法相比，现有的动态综合控制方法具有以下突出优点：
- 滑坡控制是一个动态的过程，而传统的控制方法是完全静态的。现有的动态综合控制方法不仅使用前期测量数据，而且不适用于实际应用。 T还使用更新的监视信息。数据越多，对滑坡的了解就越清楚，用于控制滑坡的措施也就越准确。
- 滑坡整治综合了许多防治措施，所有措施都可以通过一个可行的设计体系，充分探讨了边坡的自组织能力达到优化。
- 动态综合治理是经济的。它通常需要投资于不同阶段的滑坡控制，每个投资都很小。这可以避免与传统方法相反的一次大量投资。
- 露天滑坡的实例研究
本节将会研究这些特性，并通过实例研究提出了动态综合控制方法。通过本实例对其适用性，效率和成本效益进行了评价。
3.1地质和环境条件
攀罗铁矿是一个位于福建省西部的中型露天矿。该矿于1965开矿，1978全面投产。年生产能力3times; 105吨。根据原工程计划和作业情况，海拔920米的等高线将矿井划分为两部分：920米以上的山面矿井和920米以下的矿井，这个坑被设计成能挖到880米。由于矿石质量差和当地居民的干扰，该矿于887m2000年关闭了。在1990年7月采矿活动进行到920米的时候，坑内的坡度已经更高了。 北100米高，300多米宽。这个斜坡当时既遭受了台湾海峡5.3级地震的袭击，也遭受了大暴雨的袭击。发生了相当大规模的故障，形成了U形。 同时还观察到拉伸裂纹。估计总潜伏期可达1.0times;106m3。
（1）第四系覆岩地层：主要由淋溶物、滑块和稀释剂组成。它们的岩土大多为粉质粘土，内部有石英砂岩碎屑。
（2）基岩：有三个地层。第一层为全风化高风化泥岩，第二层为高风化砂岩，第三层为中风化砂岩。
3.2滑坡成因及特点
为保护矿山生产和当地居民的安全，在滑坡观测后，建立了滑坡防治小组。这个小组进行了岩土工程和水文工程。 调查、现场试验和稳定性分析。他们还安装了一个系统，以监测滑动块体的位移、局部降雨和地下水。在此基础上，提出了滑坡治理方案。工程地质调查和现场试验表明，边坡岩体强度差是造成边坡失稳的主要原因。 边坡失稳、坡头采煤、地下水和地下水(特别是降雨)是影响边坡失稳的外部因素。自滑坡发生以来，边坡顶部的裂缝对边坡的稳定性产生了很大的不利影响。由于高强度铁矿块的存在，坡趾没有明显的外观。 他的下半身支撑着斜坡。这意味着滑动的表面还没有从顶部到脚趾形成。根据以上资料，本区滑坡具有以下主要特征：
- 岩土工程调查表明，这是一种预先存在的滑坡.。它是在不同因素的综合作用下产生的。
- 边坡失稳主要是地震和大降雨共同作用引起的。
- 监测数据表明坡向运动与降雨密切相关。稳定性分析表明，该边坡已处于临界状态。当暴雨来临时，边坡土体会重新饱和，失去一定的抗剪强度，导致边坡失稳和滑动。进一步的分析表明，如果开采持续到880米， 新边坡不稳定
- 在内外部因素共同作用下，滑坡的发生和发展是动态的。滑动首先是在浅层，然后是在中部，最后是在 深水区。随着进一步的发展，小滑坡形成了一个大滑坡.
3.3滑坡治理工程
3.3.1滑坡控制计划在现场调查和现场监测资料的基础上，提出了两种滑坡治理方案：一种是采用抗滑桩。在该方案中，采用多级稳定桩，用来支撑和抑制滑动部件的。该设计基于传统的控制方法。另一种方案是采用动态综合控制方法。该方案采用了一种综合处理方法来控制滑动面。这些处理包括地表水和地下水排水，宽10-20米的木桩，必要时在关键地段进行分段土壤切割(以减少向下负荷)，以及在这些地区采取一些“软”措施。 生产管理。在传统的控制方法中，采用稳定桩和坡趾回填土来增加抗压能力。
3.3.2动态综合控制法的措施与过程
最后采用了动态综合控制方法。设计的程序基本上如图所示实现了。8在滑坡治理方面。关于控制的细节 l措施和执行过程如下。
3.3.2.1地表水和地下水排水。1991年，在滑坡发展初期，建立了滑坡监测网络系统。作为第一步，排水堤坝是沿滑动边界和内部建造的。边坡上的裂缝经过回填和夯实，以消除降雨的影响。随着1991年末完成的措施，滑动运动变得缓慢得多。全是 关键点位移仅为190 mm。然而，在一九九二年的雨季(四月至七月)，暴雨较多，年雨量为2221.9毫米。滑动速率迅速增加。这些资料表明，地面排水可能是该边坡稳定的关键措施。现场调查显示有一个扁豆状丰满的区域。 斜面腹部。这一地区对边坡的稳定性不利。根据地下水和地下水的资料，在1992年9月的旱季建立了排水系统。 该系统包括在第17线和第1650号线之间的一个排水隧道，在910米处，在1750线处有一个70米长的水平排水孔(见图1)。4)。在这个排水系统完工后， 从排水孔排出的水在开始时每天达到5吨。监测数据显示，在1993年，滑坡的位移速度减慢。因此，这些排水措施对边坡的稳定是有效的。
3.3.2.2剩下的矿坑作为支撑。现场监测数据显示，尽管滑坡的位移变化缓慢，但滑坡仍在不断滑动。稳定桩的方案既昂贵又危险。滑坡的滑动深度随着滑坡的发展而增大，因此在滑坡的动力过程中，桩基础的趾高很难确定。此外，深层桩为贵。在最后的方案实施，保持10到20米沿滑坡趾宽边框为挡土墙.基于极限平衡的方法，这样可使该斜坡的安全系数提高至1.03，而斜坡亦会相对稳定。现场监测数据表明，2号关键点的位移小于以前，表明该边坡已趋于稳定。此外，这项措施不需要任何直接投资。
3.3.2.3在坡顶上切土以减少下载。虽然
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